本論文結(jié)合水熱還原法和冷凍干燥技術制備出三維石墨烯負載鎳鈷雙金屬電催化劑（3D Ni-Co/G）,并以負載不同金屬的石墨烯復合材料作為工作電極,采用循環(huán)伏安法和電流-時間曲線法,在三電極體系下,H型隔膜密閉電解池中,系統(tǒng)地研究了該催化劑對煤模型化合物和山西臨汾褐煤（LL）電化學還原反應的催化活性和穩(wěn)定性。主要研究結(jié)果如下:（1）用X射線衍射、掃描電子顯微鏡（SEM）和高分辨透射電子顯微鏡結(jié)合能譜分析等方法表征合成的催化劑。結(jié)果顯示,所制備的催化劑為三維結(jié)構(gòu)的鎳鈷雙金屬/石墨烯復合材料,具有高達498.11 m²/g的比表面積且以介孔結(jié)構(gòu)為主。通過調(diào)控鎳/鈷前驅(qū)體的比例和煅燒溫度,制得不同粒徑（11 nm左右）的金屬催化劑。（2）將3D Ni-Co/G催化劑制成相應的溶液涂在玻碳電極（GCE）表面作為工作電極,以DMF作為溶劑、EtOH為氫源、Bu₄NBr為支持電解質(zhì),研究3D Ni-Co/G催化1-乙酰萘、二芐醚和蒽三種模型化合物在GCE上的循環(huán)伏安行為,并用高分辨質(zhì)譜儀和氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（GC-MS）對還原產(chǎn)物進行定性分析以評價催化劑的... 

【文章來源】：中國礦業(yè)大學江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：109 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

煤結(jié)構(gòu)示意圖

2實驗部分152.2.4催化劑制備的技術路線氧化石墨烯（GO）冷凍干燥乙二醇NiCo(OH)x/GO真空抽濾磁力攪拌浸漬洗滌水熱合成180oC多孔3DNi-Co/G石墨粉改進的Hummers法制備Ni(Ac)2.4H2OCo(Ac)2.4H2OH2GO分散液定向冷凍煅燒多孔前驅(qū)體F127磁力攪拌圖2-2多孔3DNi-Co/G的制備路線Scheme2-2Synthesisroutesofporous3DNi-Co/G微波輻射GO分散液干燥多孔Ni-N/G煅燒NiCl2.4H2O磁力攪拌N-甲基咪唑溴代正丁烷洗滌1-丁基-3-甲基咪唑溴鹽([BMim]Br)N乙醚260oC浸漬H2F127多孔前驅(qū)體純化圖2-3多孔Ni-N/G的制備路線Scheme2-3Synthesisroutesofporous3DNi-N/G圖2-4催化劑合成過程示意圖Figure2-4Schematicdiagramofcatalystsynthesisprocess2.2.5催化劑表征（1）XRD：使用CuKα輻射源通過XRD鑒定電催化劑的相組成。在3-80°區(qū)間內(nèi)以12.5°/min的掃描速率記錄。X射線衍射儀（德國布魯克，D8-ADVANCE）在λ=0.15432nm，40kV的管電壓和30mA的管電流下工作，用于研究所得催化劑的晶體結(jié)構(gòu)。（2）SEM：通過SEM（Hitachi，SU8010）對催化劑的形貌及結(jié)構(gòu)進行表征，放大倍數(shù)20X-800,000X，用以研究催化劑的表面形態(tài)。

2實驗部分17稱取1g實驗煤樣置于離心管中，在室溫下以3000r/min在離心機中離心15min，測定煤樣初始高度h1。然后分別加入制備的體積相同的不同種類的IL，攪拌使煤與IL充分接觸，靜置，每隔一段時間測定一次離心管中煤樣的高度，直至不變，再在上述條件下進行離心操作，得到煤高度h2。為了減少誤差，要將上述操作重復3次，取平均值。采用體積法對煤的溶脹度進行測定，如圖2-5所示。溶脹度由下面公式計算：Q=h2/h1。在這一部分考察溶脹時間和溶脹溫度對煤溶脹度大小的影響。圖2-5體積法測定煤溶脹度的過程示意圖Figure2-5Schematicdiagramoftheprocessofmeasuringcoalswellingdegreebyvolumemethod2.4電催化實驗（ElectrocatalysisExperiments）2.4.1煤模型化合物的電催化還原電解裝置和電解實驗：使用CHI660E電化學工作站（上海辰華儀器公司）在三電極的電解池中評估3DNi-Co/G對煤模型化合物的電催化活性。制備電極的步驟如下：將催化劑（4mg）添加到40L的Nafion溶液和380L的乙醇溶液，380L水中，并超聲處理30min。將6L配置好的溶液滴涂在玻碳電極（GCE，d=3mm）上，以達到0.428mg/cm2的催化劑負載量，并在室溫下干燥。工作電極在實驗前先用0.3L的Al2O3在專用麂皮上打磨，再分別用EtOH和去離子水對其進行清洗，電極清洗干凈后要用高純氮氣吹干以防止電極表面被氧化。在此實驗中，飽和Ag/AgCl用作參比電極，鉑片為對電極。在電解池中加入DMF，EtOH，四丁基溴化銨（Bu4NBr）和相應的模型化合物，放置處理好的電極，進行電化學測試。大多數(shù)電化學還原反應以水為氫源，但是因為本實驗中所使用的有機溶劑不易溶于水，且使用水作溶劑會使得反應過程中工作電極極易出現(xiàn)雙金屬材料剝落的現(xiàn)象，因此本電解實驗使用的氫源為EtOH。本論文所有涉及到的電?

【參考文獻】：
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本文編號：3590219